A sinistra, un modello strutturale di un tipico nanocristallo di silicio (giallo) stabilizzato all'interno di un guscio organico di cicloesano (blu). A destra, una fotografia al microscopio elettronico a trasmissione ad alta risoluzione di una singola nanoparticella di silicio. Credito:NIST
Se è vero che le cose buone arrivano in piccoli pacchi, quindi il National Institute of Standards and Technology (NIST) può ora rendere molto felice chiunque lavori con le nanoparticelle. Materiale di riferimento (RM) 8027 recentemente pubblicato dal NIST, il più piccolo materiale di riferimento conosciuto mai creato per convalidare le misurazioni di questi manufatti, particelle ultrafini di dimensioni comprese tra 1 e 100 nanometri (miliardesimi di metro).
RM 8027 è costituito da cinque fiale ermeticamente sigillate contenenti un millilitro di nanoparticelle di silicio, tutte certificate per avere un diametro vicino a 2 nanometri, sospese in toluene. Per ottenere le dimensioni appropriate per il nuovo RM, i nanocristalli sono incisi da un wafer di silicio, separato mediante ultrasuoni e quindi stabilizzato all'interno di un guscio organico. La dimensione delle particelle e la composizione chimica sono determinate dalla diffusione dinamica della luce, centrifugazione analitica, microscopia elettronica e spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS), una tecnica potente in grado di misurare elementi a concentrazioni fino a diverse parti per miliardo.
"Per chiunque lavori con nanomateriali di dimensioni pari o inferiori a 5 nanometri, le nostre nanoparticelle ben caratterizzate possono garantire la certezza che le loro misurazioni siano accurate, " dice il chimico di ricerca del NIST Vytas Reipa, capo del team che ha sviluppato e qualificato RM 8027.
Le nanoparticelle di silicio come quelle in RM 8027 vengono studiate come materiali semiconduttori alternativi per celle solari fotovoltaiche di prossima generazione e illuminazione a stato solido, e in sostituzione del carbonio nei catodi delle batterie al litio. Un'altra potenziale applicazione deriva dal fatto che i cristalli di silicio di dimensioni pari o inferiori a 5 nanometri emettono fluorescenza alla luce ultravioletta. A causa di questa proprietà, le nanoparticelle di silicio potrebbero un giorno fungere da "tag" facilmente rilevabili per il monitoraggio di sostanze nanometriche in ambito biologico, ambientali o altri sistemi dinamici.
